Laser Deposition of SnO2 Thin Films by Continuous CO2 Laser and Their Characterizations

تملك أغشية أكسيد القصدير استخدامات واسعة، و خصوصاً في مجـال النواقـل الـشفافة و الخلايـا الشمسية و مستشعرات الغاز و المواد ذات الكهربائية الإجهادية، و يعد الترسيب بواسطة الليزر مـن أهـم الطرائق المتبعة للحصول على هذه الأغشية. قمنا في هذا البحث بتطوير طريقة للحصول علـى أغـشية متجانسة من أكسيد القصدير SnO2 تعتمد على تبخير أهداف ركامية من هذا الأكسيد بواسطة ليزر CO2 مستمر منخفض الاستطاعة W 70 في الضغط الجوي العادي مع ترتيب يستخدم مروحة تضمن الحـصول على أغشية متجانسة. و قد تعرضت بعض هذه الأغشية لعمليات تلديين في شروط مختلفة، قمنا بعد ذلك بتوصيف هذه الأغشية و دراسة خصائصها. فقد أظهرت الصور المأخوذة بالمجهر الضوئي وجود درجـة عالية من التجانس و أوضح طيف انعراج الأشعة السينية وجود درجة من التبلـور للحبيبـات البلوريـة تختلف باختلاف التحضير و درجة حرارة التلديين annealing ،حيث وجد أنه يوجد توجه بلوري مفـضل وفق المستوى (110) . و قد أعطت نتائج الامتصاصية الضوئية معلومات عن قيمة الثغرة الطاقية الفعالـة Eg للعينات قبل المعالجة الحرارية و بعدها فقد وجد أنه بالنسبة لـبعض الأغـشية تكـون 2ev.3 = Eg (انتقالات غير مباشرة) قبل المعالجة، و بعد المعالجــة تصبـح (ev 3.1 = Eg) انتقالات مباشرة. أظهرت الأغشية المعرضة لشروط تلدين قاسية عدم تماثـل المنـاحي فـي خصائـصها الـضوئية و الكهربائية، و تجلى ذلك من خلال اختلاف الامتصاصية للغشاء نفسه من أجل اتجاهين متعامدين. و ظهـر ذلك أيضاً في المقاومة الكهربائية التي يدل سلوكها مع درجة الحرارة إلى وجود خصائص نـصف ناقـل بارزة. تتغير قيمة Eb من 73ev.0 قبل التلدين إلى 37ev.0 من أجل أحد الاتجاهين و 32ev.0 من أجـل الاتجاه المعامد.

There are wide uses of tin oxide thin films, especially in the field of transparent conductors, solar cells, gas sensors and piezoelectric materials. Laser deposition is considered one of the most important techniques followed to obtain these films. In this research, we develop a technique to obtain homogeneous thin films of tin oxide depending on vaporization of pile targets of this oxide by continuous CO2 laser in the atmosphere, with a fan which guarantees obtaining homogenous films. Some of these films were annealed in different conditions. The optical microscope images revealed the presence of high degree of homogeneity, while the X-Ray study showed different crystallization grain orientations which depend on the preparation conditions. The preferred direction is (110). The optical absorption gives information about the value of the effective band gal for the samples before and after thermal annealing. We have found that some films have Eg = 3.2 ev. before annealing, and after long annealing they have Eg=1.3ev. In addition, the hard annealed thin films reveal anisotropy in the optical and electrical. Characteristics, they have different absorption coefficients in two perpendicular directions, also there is an electrical resistance anisotropy along these two directions especially after hard annealing. The Eb was 0.73 ev before annealing, it became 0.37 ev for one direction and 0.32 ev for the other direction.